温拌超薄罩面沥青混合料的工程应用探析

摘要 为探索高速公路养护处治中温拌超薄罩面沥青混合料应用的技术要点，充分发挥温拌技术与超薄罩面的组合应用优势，文章对温拌超薄罩面沥青混合料的生产及路用性能展开检验分析，并以某城市外环高速公路为例，从混合料拌和运输、原路病害处治、摊铺及碾压等方面对温拌超薄罩面沥青混合料的应用过程展开分析研究。结果表明，温拌超薄罩面沥青混合料制备及摊碾施工期间要求的温度较低，能耗及有毒有害气体排放量大大减少，沥青混合料路用性能却未受到影响，值得在高等级公路预防性养护中推广应用。

关键词 温拌沥青混合料；超薄罩面；高速公路；养护；应用

中图分类号 U414 文献标识码 A 文章编号 2096-8949（2024）22-0075-03

0 引言

半刚性基层沥青路面结构在我国高速公路中较为常见，此类结构中沥青混合料表层主要发挥功能层作用。随着重型重载交通量的持续增大，沥青路面功能衰减快速。公路管理部门通常加铺3～4 cm厚的密级配热拌沥青混合料罩面进行预防性养护，以达到快速修复路面病害的工程目的，但这种常规养护技术成本高、厚度大，而沥青混合料热拌加工能耗高、烟雾释放量大。近年来出现的温拌超薄罩面沥青混合料养护技术兼具温拌技术和超薄罩面的优势，可在相对较低温度下进行混合料拌和，能耗低、污染小；厚度一般在1.5～2.5 cm之间，能较好处治轻微、中等病害，快速恢复原路强度、抗滑性能和运行质量，使沥青路面使用寿命延长8～10年，并可快速开放交通。基于此，该文依托公路工程实际，对温拌超薄罩面沥青混合料养护技术的具体应用过程和效果展开分析研究，以期为此类预养护技术在高等级公路中的推广应用提供参考。

1 温拌超薄罩面沥青混合料性能

1.1 温拌超薄罩面沥青混合料生产

1.1.1 原材料准备

（1）沥青。温拌超薄罩面沥青混合料主要使用PG76-22的SBS改性沥青，其性能指标取值情况见表1所示。此类改性沥青各项性能均满足技术要求，适用于路面设计温度在−22～76℃之间的地区。

（2）集料。选用硬质、干燥、洁净且粒径为5～10 mm的玄武岩粗集料，其洛杉矶磨耗损失为14.9%，视密度为3.059 g/cm3，吸水率为1.9%，针片状含量为5.4%，含泥量为0.7%，与沥青的黏附性等级为5级。此外，选用粒径0～3 mm的人工轧制玄武岩细集料，表观密度为2.821 g/cm3，砂当量为79.9%，含泥量为1.0%。粗细集料各项性能均完全符合技术要求。

（3）矿粉。矿粉由碱性石灰岩石料研磨而成，经检测其含水量为0.2%，视密度为2.813 g/cm3，粒径为0.075 mm、0.15 mm及0.6 mm以下的粒度分别占比82.4%、95.3%和100%；外观无团粒结块，工程性能优异。

（4）温拌浓缩液。为延长碾压时间，控制温度降速，提升温拌超薄罩面沥青混合料压实效果，按比例掺加DAT-F6温拌浓缩液[1]。此类添加剂属于表面活性水溶液，固含量为10.1%，pH值为7.6；可在沥青混合料和胶结料间构建起润滑层，取得较好的工程效果。

（5）黏层油。在温拌超薄罩面铺筑前，必须按一定用量洒布黏层油，以增强其黏结性能。黏层沥青选用快裂高黏改性乳化沥青，性能指标取值情况见表2所示。由此看出，快裂高黏改性乳化沥青的黏结性能满足技术要求。

1.1.2 配合比设计

超薄沥青罩面作为沥青路面抗滑处治层，必须具备较好的构造深度。传统的密实型级配抗滑性能无法满足抗滑处治层的性能要求。而间断级配混合料有助于骨架嵌挤结构的形成，构造深度也明显超出传统连续级配混合料，故推荐采用。

对矿料展开筛分，并由计算机反复计算矿料用量，使

矿料级配曲线无限接近顺滑曲线，同时加强0.075 mm、2.36 mm、4.75 mm筛孔通过率的控制，使其接近级配中值[2]。此外，设置4.5%、5.0%、5.5%、6.0%、6.5%等5档油石比，通过马歇尔击实仪进行75次双面击实后进行马歇尔试验，并检测试件的流值、稳定度、孔隙率、沥青饱和度等取值。通过比较确定出最佳油石比为5.5%。温拌超薄罩面沥青混合料配合比设计结果见表3所示：

1.2 温拌超薄罩面沥青混合料路用性能

通过《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40—2017）中的析漏试验、飞散试验、浸水马歇尔试验、车辙试验开展温拌超薄罩面沥青混合料路用性能的分析。

（1）析漏试验、飞散试验。此两类试验主要检测沥青混合料中沥青胶结料析出的数量，以及集料脱落且散失的程度[3]。为确保试验结果，在目标配合比设计阶段即开展相关试验。根据试验结果，温拌超薄罩面沥青混合料的最佳油石比为5.5%，析漏损失和飞散损失分别为0.05%和2.98%，均满足技术要求，表明温拌超薄罩面沥青混合料的最佳油石比切实合理。

（2）浸水马歇尔试验。按照最佳油石比成形两组试件，一组置于60℃恒温水内持续养护48 h后进行浸水稳定度检测；另一组则直接检测标准马歇尔稳定度，并计算其残留稳定度。结果显示，混合料正常稳定度为12.1 kN，浸水稳定度和残留稳定度分别为12.5 kN和103.6%。可见，温拌超薄罩面沥青混合料的马歇尔稳定度取值较小，浸水后的稳定度有所提升，表明其水稳性良好。

（3）车辙试验。通过碾压法制备长×宽×高为300 mm×300 mm×50 mm的试件，并在试验温度下由实心橡胶轮按0.7 MPa的轮压反复碾压60 min形成辙槽。经过量测，试件总变形量为1.961 mm，动稳定度为3 860次/mm，均满足《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（以下简称试验规程，JTG E20—2011）。可见，温拌超薄罩面沥青混合料高温稳定性能优异，能较好地延缓路面高温变形。

（4）抗滑稳定性试验。根据试验规程制备车辙板试件并进行试验，此后通过人工砂法和摆式仪检测构造深度和摆值系数[4]。结果表明，温拌超薄罩面混合料试件在表面干燥及湿润的情况下的摆值分别为80 BPN和69 BPN，构造深度为1.15 mm，测值均远大于技术要求，抗滑性能优异。

2 温拌超薄罩面沥青混合料的工程应用

2.1 工程概况

某城市外环高速公路为全封闭、双向八车道结构，于2010年初建成运营。运行至今已接近15年的使用寿命。近年来随着交通量的增大和重型重载车辆的增多，沥青路面功能衰减快速，部分路段先后出现车辙、坑槽、沉陷等病害，影响行车的安全舒适性。降雨后路面积水无法及时排出，对路面结构影响较大。公路养护管理部门决定对病害路段实施温拌超薄罩面的养护处治。

2.2 温拌超薄罩面沥青混合料生产及运输

2.2.1 拌和过程控制

公路试验段温拌超薄罩面沥青混合料由ASTEC-3000型间歇式拌和机生产，全过程均由系统自动控制。根据目标配合比确定热料仓的筛孔尺寸和加料次序，按照5∶95的比例控制DAT-F6温拌浓缩液和沥青质量比；先喷洒沥青，延迟3 s后再喷洒温拌浓缩液，并确保浓缩液喷洒过程在沥青喷洒结束前完成；此后间隔6～10 s进行矿粉添加，并避开水蒸气排除空挡，以避免对矿粉计量精度和裹覆性能造成不利影响。

单盘温拌超薄罩面沥青混合料拌和周期应控制在50 s以上，其中干拌和时间为3 s；沥青和温拌浓缩液喷洒时间控制在13 s以内；此后添加矿粉持续拌和，确保生产好的温拌超薄罩面沥青混合料无花白料和离析。

2.2.2 混合料运输

装料时，应前后移动自卸车，减少集料离析。温拌超薄罩面沥青混合料装车后通过插入式数显热电偶温度计检测出厂温度，确保其温度位于135～140℃之间。装料后应立即覆盖棉被等材料，避免温度过快散失。到场后采取同样方法检测温度，应达到135℃及以上。自卸车运量应略微超出拌和站的生产能力和摊铺能力，以避免发生停机待料。结合该公路试验段实际情况及拌和站、摊铺机性能，同时配置了5辆40 t自卸车运料。

2.3 温拌超薄罩面施工

2.3.1 原路面病害处治

在温拌超薄罩面施工前，使用高压风枪将原路面尘土、杂物、掉粒等彻底吹除，并使用高压水枪再次冲洗，保证原路的黏结性能。对于横向裂缝和车辙较为严重的区域，应顺着行车道方向划出铣刨范围，按2.5 cm深度铣刨。此外，使用气泵再次吹扫待填补路段。

按照0.4～0.6 kg/m2的设计用量均匀洒布黏层油，喷洒前应通过木板隔离两侧沟槽，避免对原路结构物造成污染。对于机械喷洒不到的区域，应安排人员补洒。

2.3.2 温拌超薄罩面沥青混合料摊铺

试验段使用2台摊铺机前后梯队施工，提前将熨平板预热至100℃以上。摊铺机就位后使用木板垫稳，木板厚度应按压实厚度和松铺系数之积确定。通过水准仪校正熨平板横坡度，使其与原路面保持一致。摊铺前还应根据施工要求设置振捣压实装置的振频与振幅，保证摊铺质量。通过调节布料器两端的自动料位器，实现料门开度、送料器运行速度、布料器转速的协调一致[5]。布料器中混合料高度应达到布料器总高度的2/3。

摊铺机应按照2～2.5 m/min的速度缓慢、匀速、连续运行，在摊铺段长度达到10～15 m后进行摊铺厚度、横坡度、高程、压实度和平整度等检测，确保完全达标。通过非接触式平衡梁控制摊铺厚度，按照1.15～1.2的范围确定松铺系数，从而将实际松铺厚度控制在2.8～3 cm之间。

2.3.3 碾压

温拌超薄罩面沥青混合料碾压过程应紧跟摊铺展开，并分初压、复压、终压等阶段进行。具体而言，初压阶段由双钢轮振动压路机按4～5 m/min的速度振压2遍，复压阶段由轮胎压路机按2.5～3.5 m/min的速度碾压5遍，终压阶段则由双钢轮压路机按3～5 m/min的速度静压2遍。为防止碾压期间混合料表面出现推移和拥包，必须使压路机驱动轮朝向摊铺机，并按照设计路线直线碾压，切忌随意变更碾压速度和路线。为防止胶轮黏结混合料，应在胶轮上均匀喷洒植物油。

2.3.4 施工缝设置

横向接缝按照垂直形式布设，纵向接缝采用冷接方式，两种接缝碾压方式基本一致，即将与路中线垂直的端部切除，在切面和底面按设计用量涂刷黏层油。当摊铺至此时，通过热料进行接缝预热及人工整平，此后借助压路机横向碾压。在碾压过程中，压路机轮主要进行新铺筑混合料和已压实路面的斜向错位碾压，确保平顺密实。

2.4 温度控制

在温拌超薄罩面沥青混合料制备及施工过程中，必须加强温度的监测控制，施工技术规范所推荐的温度控制要求见表4所示，具体温度应根据施工当日天气状况确定。

表4 温度控制要求

环境温度/℃ 沥青加热温度/℃ 集料加热温度/℃ 混合料出厂温度/℃ 摊铺温度/℃ 初压温度/℃ 复压温度/℃ 碾压完成时温度/℃

5～15 160～170 140～145 135～140 ≥135 ≥130 ≥110 ≥70

gt;15 135～140 130～135 ≥125 ≥125 ≥100

3 结论

综上所述，温拌超薄罩面沥青混合料高温抗变形性能、抗滑性能、水稳性和防渗性能均十分优异，在高速公路病害沥青路面加铺温拌超薄罩面沥青混合料，其黏结效果明显优于传统的黏结材料。经过对试验段施工过程的深入分析可以看出，在温拌超薄罩面沥青混合料养护过程中，拌和施工温度比常规热拌养护降低30～40℃，能源消耗及烟雾排放均显著降低，且沥青混合料性能不受任何影响。总之，温拌超薄罩面沥青混合料预养护技术实现了温拌技术与超薄罩面的有机结合，在弥补热拌沥青混合料缺陷的同时，可使公路路用性能得到显著提升。

参考文献

[1]罗世才，马新宇，程虎.一种温拌超薄罩面路面结构材料的设计及施工方法[J].工程建设与设计，2023（24）：79-81.

[2]张珮寒，舒勉.温拌环氧沥青在超薄罩面中的应用研究[J].山西交通科技，2023（5）：29-32.

[3]赵兵，周克营，田德然，等.超薄罩面冬季施工工艺探究与应用[J].市政技术，2023（8）：141-147.

[4]雷荣军.温拌薄层罩面技术在高等级公路沥青路面养护施工中的应用[J].交通科技与管理，2023（14）：159-161.

[5]吴春霞.温拌沥青混合料超薄罩面技术分析[J].地产，2019（22）：149.